高中物理 運動快慢與方向的描述 速度教案 教科版必修1（通用）

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1、運動快慢與方向的描述——速度 ? 教學目標 1.知識與技能 ⑴理解速度、平均速度、瞬時速度、速率、平均速率等概念 ⑵知道勻速直線運動圖像的特點以及圖像“面積”的物理意義 ⑶能用圖像描述物體的運動情景 ⑷會正確使用打點計時器（電火花打點計時器、電磁打點計時器） 2.過程與方法 ⑴通過初中階段對速度、平均速度的回憶，建立高中階段速度、平均速度、瞬時速度的概念 ⑵通過對實驗儀器的介紹，了解打點計時器的使用方法 3.情感態(tài)度與價值觀 ⑴通過對速度、平均速度等概念的升華，明確新事物必然代替舊事物的理念 ⑵培養(yǎng)學生做實驗的熱情以及愛護實驗儀器、正確操作實驗儀器的良好習慣 ? 教

2、學重難點 教學重點：1.圖像 2.用打點計時器測量平均速度和瞬時速度 教學難點：圖像的應用 ? 課時安排 2課時 ? 授課類型 新授課 ? 四、教學過程 2 導入 師：同學們，在初中階段我們已經(jīng)學習了速度、平均速度的概念。當時我們是在路程的概念上建立的速度與平均速度的概念?，F(xiàn)在，我們知道位移能夠更好的描述物體的運動，對應的速度和平均速度又該如何定義呢？這就是我們這一節(jié)課需要解決的問題。同時，在這一節(jié)中我們還會認識一種新的實驗儀器——打點計時器。 2 新課開講 1.速度 根據(jù)初中階段對速度的定義，我們可以依葫蘆畫瓢得出有關(guān)速度的有關(guān)知識。。 ⑴定義：單位時間內(nèi)通過的位

3、移。 ⑵計算公式：（s為位移） 通過上一節(jié)的學習，我們知道位移為矢量，根據(jù)矢量的性質(zhì)，我們不難得出速度也為矢量，其方向為物體的運動方向。 ⑶單位：或者 換算關(guān)系： ⑷物理意義：速度是描述物體運動快慢的物理量。 2.平均速度 按照同樣的道理我們也很容易的得出平均速度的有關(guān)知識。 ⑴定義：物體在一段時間內(nèi)總的位移除以總時間，就就是這段時間內(nèi)的平均速度。 ⑵計算公式： 平均速度也是矢量，其方向由總的位移的方向確定。 ⑶物理意義：平均速度是描述物體平均運動快慢的物理量。 3.瞬時速度 平均速度只能初粗略的描述物體運動的快慢，為了精確的描述物體在某時刻或經(jīng)過某位置的運動快慢，我

4、們引入了瞬時速度的概念。 定義：當運動的物體在某時刻或經(jīng)過某位置的平均速度，我們把它叫做瞬時速度。 對于瞬時速度的測量非常的困難，因此，現(xiàn)在普遍采用一段很短時間內(nèi)（趨近于0）的平均速度作為某個時刻的瞬時速度。教材后面的發(fā)展空間的應用數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)（DIS）測量瞬時速度以及氣墊導軌測量瞬時速度都是測量的是一段時間內(nèi)的平均速度，只是在這段時間非常的短，幾乎可能看成時刻。其數(shù)學表示如下： 瞬時速度也是一個矢量，它表示的是物體在某一時刻運動的快慢，它的方向就是物體在某一時刻運動的方向。 瞬時速度的大小成成為瞬時速率，簡稱速率。速率只有大小沒有方向，是標量。 在某些參考書上引入了平均速率

5、這個物理量，它的計算就相當于初中階段定義的平均速度，即路程與時間的比值。 例題1：下列所說的速度中，哪些是平均速度？哪些是瞬時速度？ A.百米賽跑的運動員以的速度沖過終點線； B.列車提速后的速度達到； C.由于堵車，汽車的速度僅為； D.返回地面的太空艙以的速度落入太平洋中； E.子彈以的速度撞擊到墻上。 答案：平均速度有BC，瞬時速度有ADE。 例題2：下列關(guān)于瞬時速度和平均速度的說法中正確的是(　　) A．若物體在某段時間內(nèi)每時刻的瞬時速度都等于零，則它在這段時間內(nèi)的平均速度一定等于零 B．若物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于零，則它在這段時間內(nèi)任一時刻的瞬時速度一定等于

6、零 C．勻速直線運動中任意一段時間內(nèi)的平均速度都等于它任一時刻的瞬時速度 D．變速直線運動中任意一段時間內(nèi)的平均速度一定不等于它某一時刻的瞬時速度 答案：AC 例題3：物體沿一條直線運動，下列說法正確的是(　　) A.物體在某一時刻的速度是，則物體在內(nèi)一定運動了 B.物體在某內(nèi)的平均速度是，則物體在這內(nèi)的位移一定是 C.物體在某一段時間內(nèi)的平均速度是，則物體在內(nèi)的位移一定是 D.物體在發(fā)生某一段位移過程中的平均速度是，則物體在發(fā)生這段位移一半時的速度一定也是 答案：B 例題4：某人爬山，從山腳爬到山頂，然后又從原路返回到山腳，上山的平均速度為，下山的平均速度為，則往返的平均

7、速度的大小和平均速率是(　　) A.， B.， C.0， D.0， 答案：D 4.速度——時間（）圖像 圖1 ⑴定義：以速度為縱軸、時間為橫軸，建立一個平面直角坐標系，在該坐標系畫出物體隨時間的變化關(guān)系，這樣的圖像就叫做速度——時間圖像（圖像），簡稱速度圖像。（如圖1） ⑵幾個直線運動的圖像（如圖2） 圖2（a）勻速直線運動速度時間圖像 圖2（b）勻加速直線運動速度時間圖像 圖2（d）勻減速直線運動速度時間圖像 圖2（c）初速度為0的

8、勻加速直線運動速度時間圖像 ⑶圖像的面積意義：一段時間內(nèi)，速度隨時間的變化關(guān)系與時間軸所包圍的面積即為這段物體的位移。（如圖3） 圖3 例題5：根據(jù)圖像，計算物體運動的位移。 ⑴求3s內(nèi)物體運動的位移 ⑵求3s~7s內(nèi)物體運動的位移 （2） （3） ⑶求2s~5s內(nèi)物體運動的位移 （1） 答案：(1) (2) (3) 5.實驗：用打點計時器測量平均速度和瞬時速度 ⑴實驗原理 打點計時器是利用交流電的周期變化來打點的。我國的交流電的頻率是5

9、0Hz，因此打點計時器的打點時間間隔為0.02s。 在高中階段，我們主要使用電火花打點計時器和電磁打點計時器這兩種，下面分別介紹。 ⑵儀器介紹 ①電火花打點計時器 電火花打點計時器形狀和結(jié)構(gòu)見圖4和圖5。 圖4 圖5 電火花使用220v的交流作為電源，它產(chǎn)生的高壓電火花和墨粉在紙帶上產(chǎn)生痕跡（即為打點） ②電磁打點計時器 電磁打點計時器的形狀和結(jié)構(gòu)圖如圖6和圖7所示。 圖6

10、 圖7 電磁打點計時器使用學生交流電源（一般為6v）作為電源，利用電流的磁效應產(chǎn)生的力使振針在復寫紙上震動在紙帶上產(chǎn)生痕跡。 ③兩種打點計時器的比較 電火花打點計時器沒有復寫紙，因此可以減小摩擦，實驗數(shù)據(jù)準確；但是其使用220v的電壓，使用時存在不安全隱患。 電磁打點計時器使用6v交流電，相對電火花打點計時器來說相對安全，但是由于具有復寫紙與紙帶間的摩擦，實驗精度不如電火花打點計時器。 現(xiàn)在有一種叫做電火花描跡儀，客服了上述兩種打點計時器的弊端，但由于其價格昂貴，現(xiàn)在還沒大量使用，僅在部分重點中學有?；谶@個原因，我們在此不再介紹。 ⑶實驗儀器 木板、鐵架臺、小車、電

11、磁打點計時器、紙帶、交流電源 ⑷實驗步驟 ①按照圖8所示安裝好實驗裝置 打點計時器 紙帶 圖8 ②接通電磁打點計時器的電源開關(guān)，待打點穩(wěn)定后釋放紙帶 ③按照②的方法連續(xù)打5條紙帶 ⑸實驗數(shù)據(jù)的處理 圖9 A B C D E F sAB sAC sAD sAE sAF 把打好的紙帶，每隔5個點取一個計數(shù)點（如圖9所示）。 ①用刻度尺量出A點到B點、C點、D點、E點、F點的距離分別記為、、、、并填入表1中 ②利用平均速度的公式分別計算出紙帶A到F點的平均速度，填入表1 ③利用計算出B點的速度 ④用

12、②的公式計算出C點、D點、E點的速度并填入表1 ⑤用上面的方法計算出每條紙帶的平均速度和B點、C點、D點、E點的瞬時速度。 表1 小車的平均速度和各點的瞬時速度 位移 = = = = = 瞬時速度 = = = = 平均速度 = ⑹實驗注意事項 打點計時器在使用時需要先開電源（既先讓打點計時器開始打點）然后再釋放紙帶。 想一想：這是為什么？ 2 小結(jié) 通過本小節(jié)的學習，我們在初中物理知識的基礎(chǔ)上明確了速度、平均速度、瞬時

13、速度、速率等概念；學會了打點計時器的打點原理以及其使用方法；初步了解了速度時間圖像的物理意義，會用速度時間圖像做簡單的計算。 2 課后作業(yè) 完成《課后練習》的全部作業(yè)以及預習第四節(jié)《速度變化快慢的描述——加速度》。 ? 板書設(shè)計 運動快慢與方向的描述 一、速度 1.定義：單位時間內(nèi)通過的位移 2.計算公式：（s為位移） 3.單位：m/s或者 換算關(guān)系： 4.物理意義：速度是描述物體運動快慢的物理量。 二、平均速度 1.定義：物體在一段時間內(nèi)總的位移除以總時間，就叫做這段時間內(nèi)的平均速度。 2.計算公式： 3.物理意義：平均速度是描述物體平均運動快慢的物理量。 三、

14、瞬時速度、速率 1.定義：物體通過某一位置或某一時刻的速度，瞬時速度的大小叫做速率。 2.方向：物體運動的方向 四、速度——時間（）圖像 1.定義：以速度為縱軸、時間為橫軸，建立一個平面直角坐標系，在該坐標系畫出物體隨時間的變化關(guān)系，這樣的圖像就叫做速度——時間圖像（圖像），簡稱速度圖像。 2.幾個直線運動的圖像 3.圖像的面積意義：一段時間內(nèi)，速度隨時間的變化關(guān)系與時間軸所包圍的面積即為這段物體的位移。 五、實驗：打點計時器的使用 1.實驗原理 2.儀器介紹 電火花打點計時器、電磁打點計時器 3.實驗器材 4.實驗步驟 5.實驗數(shù)據(jù)處理 6.實驗注意事項 ? 課后反思